DE3644639C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors auf eine Soll-Leerlaufdrehzahl mit einer überlagerten Einzelzylinder-Regelung nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1.

Eine derartige Einrichtung zum Regeln der Leerlaufdreh­ zahl eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors ist aus der DE-OS 33 36 028 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung wird jedem Zylinder der Brennkraftmaschine eine Regelung zugeordnet. Ein wesentliches Merkmal dieser bekannten Ein­ richtung besteht darin, daß jede Regelung aus einem ihr zugeordneten Ist-Wert und einem allen gemeinsamen Mittel­ wert einen Stellwert für den ihr zugeordneten Zylinder erzeugt.

In der DE-OS 36 39 074 ist eine Schaltungsanordnung be­ schrieben, bei der ebenfalls eine überlagerte Einzelzy­ linder-Regelung zur Anwendung gelangt, um den Unterschied in der Abgabeleistung eines jeweiligen Zylinders eines Mo­ tors zu reduzieren. Die bereits vorgeschlagene Schaltungs­ anordnung enthält eine Fühleinrichtung zum Feststellen von bestimmten Winkellagen der Kurbelwelle des Verbrennungsmo­ tors, ferner eine erste Recheneinrichtung zum Berechnen und Erzeugen von ersten Daten, die sich auf die Abgabelei­ stung jedes Zylinders des Verbrennungsmotors beziehen. Eine ebenfalls vorgesehene zweite Recheneinrichtung spricht auf die ersten Daten an, um Einzelzylinder-Regeldaten zu berechnen und zu erzeugen, welche die Kraftstoffzufuhr be­ treffen, die erforderlich ist, um die Differenz zwischen der Abgabeleistung von jedem Zylinder derjenigen eines Be­ zugszylinders, der aus der Anzahl der Zylinder vorherbe­ stimmt ist, auf Null zu reduzieren. Gemäß einer Ausfüh­ rungsform kann die bekannte Schaltungsanordnung auch eine Abgabe-Steuereinheit umfassen zum Steuern jedes Abgabezeit­ punktes der Einzelzylinder-Regeldaten an den Regelkreis entsprechend dem Feststellergebnis in der ersten Fühlein­ richtung in der Weise, daß die Einzelzylinder-Regeldaten zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt vor der nächsten Kraft­ stoffregelung für den entsprechenden Zylinder erzeugt wer­ den.

Diese bekannte Regeleinrichtung liefert jedoch nicht das gewünschte ruhige Regelverhalten, da für jeden Regelvor­ gang neue Regeldaten geliefert werden müssen, wodurch nicht der gewünschte ruhige, gleichmäßige Lauf bzw. Leer­ lauf des Verbrennungsmotors mit Sicherheit realisiert wer­ den kann.

Aus der DE-OS 30 39 435 ist eine Vorrichtung zur Regelung der Leerlaufdrehzahl von Brennkraftmaschinen bekannt, wo­ bei die Drehzahl über eine im Saugrohr der Maschine ange­ ordnete Drosselklappe gesteuert wird und die Stellung der Drosselklappe mit Hilfe eines elektromagnetisch be­ tätigten Stellgliedes entsprechend einer Leerlaufstel­ lung eingestellt wird. Diese bekannte Vorrichtung ent­ hält eine Vergleichsstufe für einen Soll-Ist-Wertver­ gleich sowie einen Regler mit PID-Verhalten. Das wesent­ liche dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß der Drehzahl-Sollwert außer von der gewünschten Leerlauf­ drehzahl und der Temperatur auch wenigstens von einer der Größen Ist-Drehzahl, Zeit, Versorgungsspannung und Getrie­ bestellung abhängig ist, wobei beim Regeler eine eingangs­ größenabhängige Charakteristik vorliegt.

Aus der EP 01 20 730 A2 ist eine Brennstoffregeleinrich­ tung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher ein Brennstoffregelrechner vorgesehen ist, der eine Brenn­ stoffabgabeeinrichtung ansteuert. Bei dieser bekannten Re­ geleinrichtung wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine gemessen und es ist eine Mittelwert bildende Einrichtung vorhanden, um aus dem elektrischen Drehzahlsignal einen Mittelwert zu bilden, um dadurch die mittlere Drehzahl der Brennkraftmaschine zu erfassen. Mit Hilfe einer Schal­ tungsanordnung wird ein Differenzsignal gebildet, welches die Differenz zwischen den Drehzahlsignalen und dem gemit­ telten Drehzahlsignal bildet. Mit Hilfe einer Integrier­ einrichtung werden die gewonnenen Differenzsignale auf­ summiert, um ein Korrektursignal für jeden Zylinder zu er­ zeugen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors der angegebenen Gattung hinsichtlich der Regelcharakteristik zu verbessern, um einen gleichmäßigeren steten Regelvorgang und damit einen besonders gleichmäßigen ruhigen Leerlaufbetrieb des be­ treffenden Verbrennungsmotors zu realisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die Regeleinrichtung gemäß dem eingangs erläuterten älte­ ren Vorschlag nur für eine relativ geringe Zylinderzahl in der Praxis mit guten Ergebnissen realisiert werden kann. Wenn jedoch die Zylinderzahl ansteigt, beispiels­ weise auf sechs oder acht oder zwölf Zylinder, neigt der Regelvorgang zu einer bestimmten Unstetigkeit, wobei durch die vorliegende Erfindung diese Unstetigkeit des Regelver­ laufs beseitigt werden kann.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun­ gen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 12.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Regeleinrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung;

Fig. 2A bis 2H Zeitdiagramme zum Erläutern des Betriebszustands des in Fig. 1 dargestellten Dieselmotors;

Fig. 3 ein ins einzelne gehendes Blockdiagramm einer in Fig. 1 dargestellten Regeleinheit;

Fig. 4A bis 4K Zeitdiagramme zum Erläutern des Betriebs der in Fig. 1 und 3 dargestellten Einrichtung;

Fig. 5A bis 5F Zeitdiagramme zum Erläutern der Verbesserung der Ansprechkenndaten der Regeleinrichtung mittels der Korrektureinheit;

Fig. 6 ein Flußdiagramm eines mittels eines Mikrocomputers durchführbaren Regelprogramms zur Realisierung derselben Funktion wie derjenigen der in Fig. 3 dargestellten Regeleinheit, und

Fig. 7 ein ins einzelne gehendes Flußdiagramm eines Teils des in Fig. 6 dargestellten Flußdiagramms.

In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Einrichtung zum Regeln des Leerlaufbetriebs eines Verbrennungsmotors mit Merkmalen nach der Erfindung dargestellt. Eine Leerlaufbetrieb- Regeleinrichtung 1 dient dazu, die Leerlaufdrehzahl eines Dieselmotors 3 zu regeln, welchem Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzpumpe 2 zugeführt wird.

Ein erster Signalgenerator 7, welcher aus einem Impulsgeber 5 und einer elektromagnetischen Aufnahmewicklung 6 besteht, ist an einer Kurbelwelle 4 des Dieselmotors 3 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Dieselmotor 3 ein 4Takt-6Zylinder-Motor mit sechs Zylindern C₁ bis C₆.

In Fig. 2A bis 2F sind Zeitdiagramme dargestellt, welche den Kraftstoffverbrennungszeitpunkt und die Größe eines Abgabedrehmoments darstellen, welches als Ergebnis der Kraftstoffverbrennung in den Zylindern C₁ bis C₆ erzeugt worden ist. Die horizontale Achse stellt den Kurbelwellenwinkel (°) dar, wobei der Kraftstoffverbrennungs-Startzeitpunkt in dem Zylinder C₁ 0° ist. Da der Dieselmotor 3 in dieser Ausführungsform ein 4Takt-6Zylinder-Motor ist, beginnt die nächste Kraftstoffverbrennung in dem Zylinder C₁ bei 720(° CA); hieraus folgt, daß eine Kraftstoffverbrennung in den Zylindern in Intervallen von 120(° CA) beginnt, d. h. es liegt ein Intervall von 120(° CA) zwischen der Verbrennung in einem Zylinder und derjenigen in dem nächsten Zylinder vor. Bei dieser Ausführungsform wird die Kraftstoffverbrennung in der Folge C₁ bis C₆ durchgeführt. In jedem Zylinder steigt das Abgabedrehmoment bis auf 60(° CA) von dem Beginn einer Kraftstoffverbrennung, während das Abgabedrehmoment nach 60(° CA) abnimmt. Das Abgabedrehmoment wird zu einem Zeitpunkt 0, wenn der Winkel 180(° CA) erreicht worden ist, wobei dann der Verbrennungshub in diesem Zylinder beendet worden ist.

Fig. 2A bis 2F stellen schematisch den Änderungszustand in dem Abgabedrehmoment TQ₁ bis TQ₆ von den Zylindern C₁ bis C₆ dar. Jedoch kann der Kraftstoffverbrennungs-Startzeitpunkt der einzelnen Zylinder nicht immer genau mit dem oberen Totpunkt des entsprechenden Kolbens des Zylinders zusammenfallen. Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird jedoch angenommen, daß der Verbrennungsstartzeitpunkt mit dem oberen Totpunkt zusammenfällt.

Das Abgabedrehmoment der jeweiligen Zylinder liegt so vor, wie es in Fig. 2A bis 2F dargestellt ist; der augenblickliche Wert TQ _i des von der Kurbelwelle 4 abgegebenen Drehmoments ist so, wie in Fig. 2G dargestellt, und die augenblickliche Drehzahl N der Kurbelwelle 4 ändert sich mit einer Periode von 120(° CA), wie in Fig. 2H dargestellt ist.

Damit der erste Signalgenerator 7 den Zeitpunkt feststellen kann, an welchem die Winkelstellung der Kurbelwelle 4 des Dieselmotors 3 vorherbestimmte Bezugswinkelstellungen erreicht, sind eine Anzahl Zähne 5 a bis 5 f entlang des Umfangs des Impulsgebers 5 ausgebildet, die gegeneinander um 60° versetzt sind. Der Impulsgeber 5 ist an der Kurbelwelle 4 in der Weise befestigt, daß einer der Zähne 5 a bis 5 f der elektromagnetischen Aufnehmerwicklung 6 jeweils zu dem Zeitpunkt gegenüberliegt, an welchem die Kurbelwelle 4 eine der vorherbestimmten Winkelstellungen erreicht. Ein Ausgangssignal AC vond em Signalgenerator 7 wird an einer Wellenformerschaltung 8 angelegt, von welcher ein dem oberen Totpunkt entsprechendes Signal TDC abgegeben wird, welches aus den oberen Totpunkt wiedergebenden Impulsen besteht, welche den oberen Totpunkt der Kolben der jeweiligen Zylinder anzeigen.

Fig. 4A bis 4B stellen den Istwert TQ _i des von der Kurbelwelle 4 des Dieselmotors 3 abgegebenen Drehmoments bzw. die Istdrehzahl N der Kurbelwelle 4 dar, während Fig. 4C die Wellenform des den oberen Totpunkt wiedergebenden, impulsförmigen Signals TDC darstellt. Unter den Impulsen, welche das obere Totpunktsignal TDC bilden, stellen diejenigen Impulse, welche dem Minimum der Istdrehzahl N entsprechen, den Startzeitpunkt der Kraftstoffverbrennung in den jeweiligen Zylindern dar.

Um festzustellen, welche Art einer Zeitsteuerung in welchem Zylinder durch jeweils einen Impuls des dem oberen Totpunkt entsprechenden, impulsförmigen Signals TDC wiedergegeben wird, ist ein Hubsensor 9 zum Feststellen des Nadelventil-Anhebezeitpunkts eines (nicht dargestellten) Kraftstoffeinspritzventils an dem Zylinder C₁ vorgesehen. Der von dem Hubsensor 9 erzeugte Ausgangsimpuls wird durch eine entsprechende Wellenformerschaltung 10 in eine entsprechende Wellenform umgebildet, so daß an seinem Ausgang ein impulsförmiges Signal NLP anliegt. Das Signal NLP wird unmittelbar vor dem Beginn der Kraftstoffverbrennung in dem Zylinder C₁ in Intervallen von 720(° CA) abgegeben, wie in Fig. 4D dargestellt ist. Der Betriebszeitpunkt des Dieselmotors 3 wird unter Bezugnahme auf das impulsförmige Signal NLP und das dem oberen Totpunkt entsprechende Signal TDC festgestellt, wie unten noch beschrieben wird.

Die Einrichtung 1 weist ferner einen Beschleunigungsdetektor 12 auf, welcher mit einem Gaspedal 11 verbunden ist, um die Betätigung des Gasdpedals 11 festzustellen und um ein Beschleunigungssignal A zu erzeugen, welches die Betätigungsgröße des Gaspedals 11 anzeigt. Ferner ist ein Sensor 13 zum Feststellen der Kühlmitteltemperatur des Dieselmotors 3 vorgesehen, und ein Kühlmittel-Temperatursignal T, welches die Kühlmitteltemperatur anzeigt, wird von dem Sensor 13 erzeugt.

Das Beschleunigungssignal A und das Kühlmitteltemperatursignal T werden an eine Signalverarbeitungseinheit 14 eingegeben, in welcher die Signale A und T in entsprechende digitale Daten D _A und D _T umgewandelt werden, um dann an eine Steuereinheit 15 angelegt zu werden, an welche auch die impulsförmigen Signale TDC und NLP angelegt werden. Die Steuereinheit 15 ist vorgesehen, um die Kraftstoffeinspritzmenge für jeden der Zylinder zu berechnen, die notwendig ist, damit der Dieselmotor 3 mit einer gewünschten Leerlaufdrehzahl glatt und ruhig läuft. Das Regeln der eingespritzten Kraftstoffmenge wird mittels eines Kraftstoff-Regulierteils 16 der Kraftstoffeinspritzpumpe 2 durchgeführt; das Ergebnis der Berechnung, welches die gewünschte Einspritzmenge für jeden Zylinder anzeigt, welche in der Steuereinheit 15 berechnet worden ist, wird in Form von Steuerdaten D abgegeben, welche die Position darstellen, in welche das Kraftstoffregulierteil 16 zu regeln ist. Die Steuerdaten D werden mittels eines Digital-Analog-(D/A)Umsetzers 17 in ein Positionssteuersignal St umgesetzt, welches den Steuerdaten D entspricht; das Positionssteuersignal St wird an eine Servoeinheit 18 angelegt, wodurch die Stellung des Kraftstoffregulierteils 17 gesteuert wird.

Die Servoeinheit 18 hat ein mit dem Kraftstoff-Regulierteil 16 verbundenes Stellglied 19 und die Regelung der Position des Kraftstoff-Regulierteils 16 wird mittels des Stellglieds 19 entsprechend dem Positionssteuersignal St durchgeführt. Die Servoeinheit 18 ist mit einem Positionsdetektor 20 versehen, um ein Istpositionssignal zu erzeugen, welches die Ist-Stellung des Regulierteils 16 zu dem jeweiligen Zeitpunkt anzeigt. Ein Istpositionssignal Sa von dem Positionsdetektor 20 wird zu dem Positionssteuersignal St in einem Addierer 21 mit der in Fig. 1 dargestellten Polarität addiert. Folglich gibt der Addierer 21 ein Fehlersignal Se ab, welches die Differenz zwischen der Sollposition des Regulierteils 16, welche erforderlich ist, um die vorherbestimmte, in der Steuereinheit 15 berechnete Kraftstoffeinspritzmenge zu erhalten, und dessen Istposition anzeigt. Das Fehlersignal Se wird an einen PID-(Proportional-Integral- und Differential-) Rechenschaltung 22 eingegeben, in welcher eine Signalverarbeitung für eine PID-Regelung für das Fehlersignal Se durchgeführt wird; das Ausgangssignal So von der PID-Rechenschaltung 22 wird an einen Impulsbreitenmodulator 23 angelegt. Der Modulator 23 gibt ein impulsförmiges Signal PS ab, dessen Tastverhältnis sich entsprechend dem Pegel des Ausgangssignals So ändert. Das impulsförmige Signal Ps wird durch eine Ansteuerschaltung 24 auf einen Pegel verstärkt, der zum Ansteuern des Stellgliedes 19 ausreicht; das Stellglied 19 wird dann durch einen Ansteuerimpuls DP, welcher so, wie oben dargestellt, erhalten worden ist, angesteuert.

Das Stellglied 19 wird durch den Ansteuerimpuls DP so betätigt, daß die Stellung des Kraftstoff-Regulierteils 16 in der Richtung eingestellt wird, in welcher das Fehlersignal Se auf Null verringert wird. Folglich wird eine Regelung in der Weise durchgeführt, daß die Position des Kraftstoff-Regulierteils 16 in eine entsprechende Position gebracht wird, welche durch das Positionssteuersignal St angezeigt ist.

Im folgenden wird anhand von Fig. 3 im einzelnen der Aufbau der Steuereinheit 15 beschrieben, welche auf die verschiedenen, vorstehend angeführten Eingangssignale anspricht, um die Steuerdaten D zu berechnen und abzugeben.

Um die Betriebszeitsteuerung des Dieselmotors 3 festzulegen, ist eine Zeitsteuereinheit 50 mit einer ersten Zeitsteuerfühleinheit 27 vorgesehen, welche ein Zähler ist, welcher abhängig von den beiden impulsförmigen Signalen TDC und NLP arbeitet. Die erste Zeitsteuerfühleinheit 27 wird durch das impulsförmige Signal NLP rückgesetzt und hat eine Zählfunktion, welche bei jedem Eingang eines Impulses des Signals TDC inkrementiert. Das Zählergebnis in der ersten Zeitsteuerfühleinheit 27 wird als ein Zählsignal TDCTR erhalten. Folglich ändert sich der gezählte Wert des Zählsignals TDCTR, wie in Fig. 4F dargestellt ist; der Zeitabschnitt, während welchem die augenblickliche Motordrehzahl N sich von einem Minimum auf ein Maximum ändert und der Zeitabschnitt, während welchem sich die augenblickliche Motordrehzahl N von einem Maximum auf ein Minimum ändert, kann dadurch unterschieden werden, daß der Wert des Zählsignals TDCTR eine gerade oder ungerade Zahl ist (siehe Fig. 4B).

Das Zählsignal TDCTR wird einer zweiten Zeitsteuer-Fühleinheit 28 zugeführt, welche ein Zeitsteuersignal für jeden Zylinder erzeugt, welches einen vorherbestimmten Meßabschnitt festlegt, welcher zumindest den Teil des Abschnitts einschließt, während welchem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in dem betreffenden Zylinder erzeugt wird, während welchem keine Beeinflussung infolge eines Drehmoments entsteht, das in den Zylindern außer dem betreffenden Zylinder erzeugt worden ist.

Die zweite Zeitsteuer-Fühleinheit 28 hat einen Diskriminator 29, welcher auf das Zeitsteuersignal TDCTR anspricht, um zu unterscheiden, ob der Wert des Zählsignals TDCTR eine gerade oder eine ungerade Zahl ist; der Diskriminator 29 erzeugt ein Signal mit hohem Pegel auf seiner Ausgangsleitung 29 a, wenn der Wert des Zählsignals TDCTR eine ungerade Zahl ist. Die Ausgangsleitung 29 a ist über einen Inverter 30 mit einem Eingangsanschluß eines UND-Glieds 31 verbunden, an dessen anderen Eingangsanschluß das dem oberen Totpunkt entsprechende Signal TDC angelegt wird.

Folglich wird das UND-Glied 31 nur geöffnet, wenn der Wert des Zeitsteuersignals TDCTR gerade oder null ist, so daß nur die Impulse des Signals TDC, welche dem Minimaß der augenblicklichen Motordrehzahl N entsprechen, über das UND-Glied 31 durchgelassen werden; die über das UND-Glied 31 erhaltenen Impulse werden als ein Zeitsteuersignal TS von der zweiten Zeitsteuereinheit 28 (siehe Fig. 4E) abgeleitet.

Das Zeitsteuersignal TS wird an eine Drehzahl-Fühleinheit 32 angelegt, in welcher die Zeitdauer T₁₁, T₂₁, T₃₁, . . . von dem Zeitpunkt an, an welchem die augenblickliche Motordrehzahl N ein Minimum erreicht hat, bis zu dem Zeitpunkt, an welchem es den nächsten Minimumzustand erreicht hat, auf der Basis des Zeitsteuersignals gemessen werden (siehe Fig. 4B und 4E). Die Zeitdauern T₁₁, T₂₁, T₃₁, . . . sind auf die Motordrehzahl bezogen, d. h. auf die Ausgangsleistung von den jeweiligen Zylindern. Der Zeitabschnitt, welcher zum Messen der Motordrehzahl auf die vorstehend beschriebene Weise eingestellt ist, wird auf der Basis des Zustands des Signals TDCTR in der Weise festgestellt, daß es von dem Zeitabschnitt, während welchem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in dem betreffenden Zylinder erzeugt wird, zumindest den Teil einschließt, während welchem keine Beeinflussung durch ein Drehmoment entsteht, das in anderen Zylindern als dem betreffenden Zylinder erzeugt worden ist.

Mit anderen Worten, wenn der zu messende Zeitpunkt beispielsweise T₁₁ ist, ist der Meßabschnitt R, welcher zum Messen dieses Zeitpunkts T₁₁ gesetzt worden ist, diejenige, um eine Messung durchzuführen, welche die Ausgangsleistung von dem Zylinder C₁ betrifft und von dem gesamten Zeitabschnitt (0(° CA) bis 180(° CA)), während welchem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in dem Zylinder C₁ erzeugt wird, schließt er nur den Abschnitt (60(° CA) bis 120(° CA)), welcher nicht durch ein in Zylinder C₆ und C₂ erzeugtes Drehmoment beeinflußt worden ist, und einen Zeitabschnitt (0(° CA) bis 60(° CA)) ein, welcher etwa durch die Ausgangsleistung von dem Zylinder C₆ beeinflußt ist. Die Zeitabschnitte zum Messen der anderen Zeitpunkte T₂₁, T₃₁, . . . werden in ähnlicher Weise eingestellt. Wenn auf diese Weise die Meßzeitabschnitte eingestellt werden, um so den gesamten Zeitabschnitt einzuschließen, während welchem keine Beeinflussung von dem Drehmoment vorliegt, das in anderen Zylindern entsteht, nicht aber den gesamten Zeitabschnitt einzuschließen, während welchem eine Beeinflussung durch das Drehmoment erfolgt, das in anderen Zylindern entsteht, kann eine Zeitmessung erhalten werden, welche ziemlich genau der Ausgangsleistung von dem in Betracht gezogenen Zylinder angepaßt ist und es kann auch eine genaue Information bezüglich der Ausgangsleistung von jedem der Zylinder erhalten werden.

Zeitdauern T₁₁, T₂₁, T₃₁, . . . die, wie vorstehend ausgeführt erhalten worden sind, stellen die Zeit dar, welche die Kurbelwelle 4 benötigt, um sich um 120(° CA) zu drehen. Daten, welche die augenblickliche Motordrehzahl darstellen, welche der Ausgangsleistung von dem jeweiligen Zylinder C, entspricht, werden in einer ersten Recheneinrichtung 32 in Form einer Drehzahlfühleinheit unter Verwendung der Zeitdauern T₁₁, T₂₁, T₃₁, . . . berechnet. Die Daten, welche die augenblickliche Motordrehzahl für einen vorgegebenen Zylinder C₁ darstellen, werden hier im allgemeinen entsprechend der Folge, in welcher sie in der Drehzahl- Fühlschaltung 32 festgestellt worden sind, als N _in (mit n = 0, 1, 2, . . .) dargestellt.

Folglich sind die Inhalte der augenblicklichen Drehzahldaten N _in , welche von der Drehzahlfühleinheit 32 abgegeben worden sind, solche, wie sie in Fig. 4G dargestellt sind.

Die Drehzahldaten N _in werden in eine den Mittelwert berechnende Einheit 33 eingegeben, in welcher die durchschnittliche Drehzahl des Dieselmotors 3 berechnet wird und es werden Daten erzeugt, welche die mittlere Motordrehzahl anzeigen. In diesem Fall werden die Daten auf der Basis von zwei aufeinanderfolgenden, die augenblickliche Drehzahl wiedergebenden Daten von der Drehzahlfühleinheit 32 berechnet (siehe Fig. 4I). Eine Recheneinheit 34 berechnet eine Soll-Leerlaufdrehzahl, welche dem Betriebszustand des Dieselmotors 3 entsprechend den Kühlmittel-Temperaturdaten D _T entspricht und gibt Solldrehzahldaten Nt ab, welche das Ergebnis dieser Berechnung darstellen. Die Recheneinheit 33 gibt die Daten ab, welche die mittlere Drehzahl des Dieselmotors darstellen; die Solldrehzahldaten Nt und die der mittleren Drehzahl entsprechenden Daten werden in einer Addiereinheit 35 mit den in Fig. 3 dargestellten Polaritäten addiert. Das Ergebnis dieser Addition wird in Form von Fehlerdaten De abgeleitet, welche in eine erste PID-Recheneinheit 36 eingegeben werden, um eine Datenverbreitung für eine PID-Regelung für Fehlerdaten De durchzuführen.

Das Ergebnis der in der Einheit 36 durchgeführten Berechnung werden bei einer Einspritzmengen-Bemessung als Daten Q _ci abgeleitet, welche über eine Addiereinrichtung 37 an eine Umsetzeinheit 38 angelegt werden, in welche die Daten ebenfalls eingegeben werden. Die von der Addiereinrichtung 37 gelieferten Daten werden in Steuerdaten D umgesetzt, welche die Sollposition des Kraftstoffregulierteils 16 darstellen, welche notwendig ist, um den Inhalt der Fehlerdaten De auf Null zu reduzieren.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, enthält die Einrichtung 1 ein Regelsystem, welches auf die der mittleren Drehzahl entsprechenden Daten und die Solldrehzahlen Nt anspricht, um die durchschnittliche Leerlaufdrehzahl des Dieselmotors so zu regeln, daß sie mit dem gewünschten Sollwert übereinstimmt.

Obwohl in dieser Ausführungsform die der mittleren Drehzahl entsprechenden Daten auf der Basis der der augenblicklichen Drehzahl entsprechenden Daten N _in von der Drehzahlfühleinrichtung 32 berechnet werden, können die der mittleren Drehzahl entsprechenden Daten auch mittels einer herkömmlichen Einrichtung erhalten werden.

Die Einrichtung 1 hat noch ein anderes Regelsystem für eine Einzelzylinder-Steuerung, wodurch der dem Motor zugeführte Kraftstoff für jeden der Zylinder so geregelt wird, um die augenblickliche Motordrehzahl für die jeweiligen Zylinder gleichzumachen. Dieses Regelsystem weist eine die Drehzahldifferenz berechnende zweite Recheneinrichtung 39 auf, welche auf die Daten N _in anspricht und nacheinander sowie wiederholt für jeden Zylinder die Differenz zwischen der augenblicklichen Motordrehzahl infolge des Ausgangs von dem jeweiligen Zylinder und der Drehzahl infolge des Ausgangs von einem Bezugszylinder berechnet, welche aus den übrigen jeweiligen Zylindern vorherbestimmt ist. In dieser Ausführungsform wird die augenblickliche Motordrehzahl, die unmittelbar vor der augenblicklichen Motordrehzahl für einen ganz bestimmten in Betracht gezogenen Zylinder erhalten worden ist, als die augenblickliche Bezugsdrehzahl für den speziellen Zylinder ausgewählt. Folglich werden die Differenzwerte N₁₁-N₂₁, N₂₁-N₃₁, N₃₁-N₄₁, . . . nacheinander von der die Drehzahldifferenz berechnenden zweiten Recheneinrichtung 39 als Differenzdaten Δ N _in abgegeben. In dieser Ausführungsform hat die Recheneinrichtung 39 ein Schieberegister 40 und einen Addierer 41. Das Schieberegister 40 erhält die Daten N _in und speichert nur die letzten beiden Istdrehzahldaten in der Reihe. Die letzten beiden sequentiellen Daten von dem Schieberegister 40 werden in den Addierer 41 eingegeben, in welchem diese beiden Daten mit der in Fig. 3 dargestellten Polarität addiert werden, um die notwendigen Differenzdaten Δ N _in zu erhalten. Die ermittelten Zeitwerte und die Inhalte dieser Differenzdaten Δ N _in sind in Fig. 4H dargestellt.

Die Differenzdaten Δ N _in werden in eine dritte PID-Recheneinrichtung 42 eingegeben, um den geforderten Prozeß für eine PID-Regelung bei den Differenzdaten Δ N _in durchzuführen. Die dritte PID-Recheneinrichtung 42 gibt dann Daten Q _ATC ab, welche die zu regelnde Kraftstoffmenge für jeden Zylinder darstellen, um die Ausgangsleistung von den entsprechenden Zylindern gleichzumachen; die Daten Q _ATC werden an eine Abgabesteuereinheit 43 angelegt. In Fig. 4J ist der Zustand dargestellt auf welchen der Inhalt der Daten Q _ATC bei jeweils 120(° CA) erneuert wird.

Die Einheit 43 dient dazu, die Abgabezeitpunkte der Daten Q _ATC zu steuern. Diese Abgabezeitpunkte werden entsprechend dem Zählsignal TDCTR von der Zeitsteuereinrichtung 27 gesteuert, wie nachstehend beschrieben wird. Wenn die Daten Q _ATC , die jeweils zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt erzeugt worden sind, basierend auf den Differenzdaten Δ N _in , welche sich auf zwei der Zylinder C _i und C _i+1 beziehen, werden die Daten Q _ATC vor oder während des folgenden Kraftstoff-Regelvorgangs für den Zylinder C _i+1 abgegeben. In diesem Fall werden die Daten Q _ATC nach 8 gezählten Einheiten des Zählsignals TDCTR abgegeben. Das heißt, der Zeitschlitz zum Abgeben der Daten Q _ATC ist in der Abgabesteuereinheit 43 um 8 gezählte Einheiten des Zählsignals TDCTR zurückgeschoben.

Die Daten Q _ATC werden über einen Schalter 44 an die Addiereinheit 37 angelegt und in dieser (37) zu den Daten Q _ci addiert, welche von der ersten PID-Recheneinheit 36 zu diesem Zeitpunkt abgegeben worden sind. An die Addiereinrichtung 37 werden ferner die Q-Daten Q _DR von einer den Soll­ ansteuerwert berechnenden Einheit 45 angelegt. Die Einheit 45 berechnet entsprechend den mittleren Drehzahldaten und den Beschleunigungsdaten D _A eine gewünschte Soll- Kraftstoffmenge, welche dem Betätigungszustand des Gaspedals 11 entspricht, und sie (45) gibt die Daten, welche das Ergebnis der Berechnung anzeigen, als Ansteuerwert- bzw. Q-Daten Q _DR ab. Die Addiereinheit 37 addiert die Daten Q _ATC · Q _ci und Q _DR und gibt Daten Q _t ab, welche die Gesamtsumme darstellen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, stellt beispielsweise der Wert Q₁₁ der Daten Q _ATC die Menge dar, auf welche der Kraftstoff reguliert werden sollte, um die Differenz zwischen der Istdrehzahl für den Zylinder C₆ und der Istdrehzahl für den Zylinder C₁, d. h. zwischen der Ausgangsleistung von dem Zylinder C₆ und Ausgangsleistung von dem Zylinder C₁ auf Null zu reduzieren. Die Daten Q _ATC mit einem Wert Q₁₁ werden während des Abschnitts von 600(° CA) bis 720(° CA) abgegeben, was in dem folgenden Gemisch- Verdichtungshub in dem Zylinder C₁ erfolgt, und wodurch eine Kraftstoffeinspritzung in dem nächsten Zylinder (dem Zylinder C₅) nicht beeinflußt wird (siehe Fig. 4J und 4K). Auf dieselbe Weise, wie vorstehend beschrieben, wird auch die Reduzierung der Differenz in der Ausgangsleistung zwischen den Zylindern nacheinander durchgeführt, um jeweils die Differenz in der Leistungsabgabe zwischen den Zylindern C₁ und C₂, den Zylindern C₂ und C₃, und den Zylindern C₃ und C₄, den Zylindern C₄ und C₅ und den Zylindern C₅ und C₆ auf Null zu reduzieren. Auf diese Weise wird eine Regelung zum Einstellen der Kraftstoffmenge für jeden Zylinder durchgeführt, um so die Leistungsabgabe von den Zylindern gleichzumachen.

Ferner wird der auf der Ausgangsseite der Abgabesteuereinheit 43 vorgesehene Schalter 44 durch eine Schleifensteuereinheit 46 auf den Ein- oder AUS-Zustand eingestellt. Der Schalter 44 wird geschlossen, um eine Einzelzylindersteuerung nur dann durchzuführen, wenn die Schleifensteuereinheit 46 feststellt, daß vorherbestimmten Bedingungen genügt worden ist, welche anzeigen, daß eine Einzelzylinderregelung in sicherer Weise durchgeführt werden kann. Wenn dagegen diesen vorherbestimmten Bedingungen nicht genügt ist, wird der Schalter 44 geöffnet, um dadurch eine Einzelzylinderregelung zu verhindern. Hierdurch ist dann eine Instabilität des Leerlaufbetriebs verhindert, die von einer Einzelzylinderregelung herrührt.

Um insbesondere die Winkelgeschwindigkeit durch die Einzelzylinderregelung einzustellen, sollte die Leerlaufdrehzahl sich in einem stabilen Zustand befinden, in welchem die Motordrehzahl in einem vorherbestimmten Drehzahlbereich liegt, welcher einen gewünschten Sollwert einschließt, und zwar deshalb, da eine gute Einzelzylinderregelung wirksam in der vorstehend beschriebenen Weise nur durchgeführt wird, wenn die Änderung in der Istmotordrehzahl die sich aus Abweichungen des Kraftstoffeinspritzsystems und des Verbrennungsmotors ergibt, in regelmäßiger, periodischer Form auftritt. Folglich wird, falls eine Einzelzylinderregelung durchgeführt werden sollte, wenn eine Beschleunigung/Verzögerung durchzuführen ist, oder wenn irgendeine Anomalität in dem Regelsystem aufgetreten ist, die Instabilität des Leerlaufbetriebs größer werden.

Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform der Schalter 44 geschlossen, um die Einzelzylinderregelung nur dann durchzuführen, wenn allen folgenden Bedingungen bzw. Voraussetzungen genügt ist. Erstens muß die Kühlmitteltemperatur größer als ein vorherbestimmter Wert Tr sein. Zweitens muß der Absolutwert der Differenz zwischen der Soll-Leerlaufdrehzahl und der Istleerlaufdrehzahl für mehr als die vorherbestimmte Zeit unter einem vorherbestimmten Wert K₁ gehalten werden. Drittens muß der Betätigungswert A _p des Gaspedals unter einem vorherbestimmten Wert A₁ liegen. Dagegen wird, wenn einer einzigen der vorstehenden Bedingungen nicht genügt ist, der Schalter 44 geöffnet und eine Einzelzylinderregelung beendet.

Da sich die Voraussetzungen bei dem Regelvorgang in Abhängigkeit davon ändern, ob eine Einzelzylinderregelung durchgeführt wird, kann die Einrichtung 1 so ausgelegt werden, daß die PID-Konstante in der PID-Recheneinheit 36 und der PID-Recheneinheit 42 entsprechend dem geöffneten/geschlossenen Zustand des Schalters 44 geändert wird; hierdurch ist eine viel größere Stabilisierung des Betriebs ermöglicht.

Wenn der Schalter 44 geschlossen ist, werden die Daten Q _ATC an die Addiereinheit 37 angelegt, in welcher die Daten Q _ATC zu den Daten Q _ci und Q _DR addiert werden, und es werden Solleinspritzmengen-Daten Q _t abgegeben, welche für eine Einzelzylinderregelung zu verwenden sind. Die Daten Q _t werden durch die Umsetzeinheit 38 in Sollpositionsdaten Q _t umgesetzt.

Ferner ist eine Korrektureinheit 47 vorgesehen, um die Sollpositionsdaten P _t zu korrigieren, um so das Regelverhalten des mittels der Servoeinheit 18 durchgeführten Servobetriebs entsprechend den Sollpositionsdaten P _t zu verbessern. In dieser Ausführungsform ist die Korrektureinheit 47 auf der Ausgangsseite der Umsetzeinheit 38 vorgesehen und hat eine einen Korrekturwert berechnende Einheit 48, welche auf die Sollpositionsdaten P _t und die durchschnittlichen Drehzahldaten anspricht und den Korrekturwert berechnet, welcher zu den Sollpositionsdaten P _t zu diesem Zeitpunkt hinzuzuaddieren ist.

Die Korrekturberechnungseinheit 48 hat ferner die Aufgabe, den Sollwert P _t(n-1) zu speichern, welcher bei der Kraftstoffeinspritzmengen- Regeloperation verwendet worden ist, welche durchgeführt worden ist, unmittelbar bevor die Kraftstoffeinspritzmengen- Regeloperation für den Zylinder gesteuert wurde, und hat die Funktion, die Differenzdaten Δ P _t (= P _tn - P _t(n-1)) zu berechnen, welche die Differenz zwischen dem Sollwert P _tn und dem letzten Sollwert P _t(n-1) anzeigen. Wenn folglich P _tn < P _t(n-1) ist, dann wird der Wert von Δ P _t positiv, und wenn P _tn < P _t(n-1) ist, wird der Wert von Δ P _t negativ. Der Wert der Korrekturmenge M, welche durch die Korrekturberechnungseinheit 48 festgelegt worden ist, wird dadurch berechnet, daß der Sollwert P _tn mit einem Korrekturkoeffizienten K multipliziert wird, dessen Größe in angemessener Weise als eine Funktion der der mittleren Motordrehzahl entsprechenden Daten und des Wertes von Δ P _t (= f (Δ P _t , )) festgesetzt wird. Die Korrekturmenge M hat ein positives Vorzeichen, wenn Δ P _t positiv ist, während die Korrekturmenge ein negatives Vorzeichen hat, wenn P _t negativ ist. Korrekturdaten P _c , welche die Korrekturmenge darstellen, werden von der Korrektur- Berechnungseinheit 48 abgegeben.

In dieser Ausführungsform hat die Korrekturberechnungseinheit 48 ein Schieberegister 60 und einen Addierer 61. Das Schieberegister 60 erhält die Sollpositionsdaten P _t und speichert nur die letzten zwei Sollpositionsdaten in der Reihe. Die letzten zwei aufeinanderfolgenden Sollpositionsdaten P _(n-1) und P _tn von dem Schieberegister 60 werden in den Addierer 61 eingegeben, in welchem diese zwei Daten mit der in Fig. 3 dargestellten Polarität addiert werden um die Differenzdaten Δ P _t zu erhalten. Der Abgabezeitpunkt und der Inhalt der Differenzdaten Δ N _in sind in Fig. 4H dargestellt.

Die Differenzdaten Δ P _t werden in eine Listen-Berechnungseinheit 62 eingegeben, an welche die der mittleren Motordrehzahl entsprechenden Daten eingegeben sind; der Korrekturkoeffizient K wird in der Listenberechnungseinheit 62 entsprechend vorgeschriebener Listendaten berechnet, welche die Funktion f = (Δ P _t , ) darstellen. Ein Signal, welches den berechneten Korrekturkoeffizienten K darstellt, wird einer Multipliziereinheit 63 zugeführt, an welche die den Sollwert P _tn darstellenden Sollpositionsdaten P _t angelegt werden; die Multiplikation von K und P _tn wird in der Multipliziereinheit 63 durchgeführt. Das Multiplikationsergebnis wird von der Einheit 63 in Form der Korrekturdaten P _c abgegeben, welche an eine Addiereinheit 49 über einen Schalter SW angelegt werden, welcher entsprechend dem Zählsignal TDCTR gesteuert wird, um in Abhängigkeit davon geöffnet/ geschlossen zu werden, ob die durch das Zählsignal TDCTR dargestellte Zahl ungerade oder gerade ist. An die Addiereinheit 49 werden ferner die Sollpositionsdaten P _t unmittelbar von der Umsetzeinheit 38 angelegt. Die Sollpositionsdaten P _t werden mittels der Addiereinheit 49 zu den Korrekturdaten P _c addiert, und die korrigierten Daten, welche als Ergebnis dieser Addition erhalten worden sind, werden als Regeldaten D abgegeben.

Der Schalter SW wird geschlossen, wenn der Wert des Zählsignals TDCTR eine ungerade Zahl ist, während er geöffnet wird, wenn der Wert des Signals TDCTR eine gerade Zahl ist. Folglich wird der Inhalt der Regeldaten D gleich den Sollpositionsdaten P _t , wenn der Wert des Signal TDCTR eine gerade Zahl ist, während der Inhalt der Regeldaten D gleich der Summe aus den Sollpositionsdaten P _t und den Korrekturdaten P _c wird, wenn der Wert des Signals TDCTR eine ungerade Zahl ist.

Nunmehr wird die Arbeitsweise der Korrektureinheit 47 anhand von Fig. 5A bis 5F beschrieben. In Fig. 5A ist eine Kurve dargestellt, welche das Änderungsmuster der Istdrehzahl des Dieselmotors 3 wiedergibt, während in Fig. 5B eine Kurve dargestellt ist, welche das Änderungsmuster des TDCTR-Werts zu diesem Zeitpunkt anzeigt. Hierbei entsprechen Fig. 5A und 5B den Fig. 4B bzw. 4F. In der Steuereinheit 15 wird die Berechnung für die Regelung bei jedem Auftreten der Impulse des Zeitsteuersignals TS (Fig. 5C) durchgeführt. Fig. 5D zeigt das Änderungsmuster des Werts der Sollpositionsdaten P _t , welche bei jedem Minimum der Motordrehzahl N berechnet werden. Inzwischen sind auch die Korrekturdaten P _c zu demselben Zeitpunkt synchron mit der vorstehend erwähnten Berechnung der Solldaten P _t berechnet (siehe Fig. 5E). Die Korrekturdaten P _c werden zu den Sollpositionsdaten P _t addiert, welche über den Schalter 47 zugeführt worden sind, um die Regeldaten D zu erzeugen, wie durch die ausgezogene Linie in Fig. 5F dargestellt ist.

Da, wie aus Fig. 5F ersehen werden kann, die Korrekturdaten P _c zu den Sollpositionsdaten P _t addiert werden, unmittelbar nachdem der Wert der Sollpositionsdaten P _t erneuert worden ist, wird die Sollposition an der Servoeinheit 18 größer als der berechnete Sollwert, wenn die Differenz Δ P _tn zwischen dem Sollwert P _tn und der vorherige Sollwert P _t(n-1) ein positiver Wert ist. Wenn dagegen die Differenz Δ P _tn ein negativer Wert ist, wird die Sollposition an der Servoeinheit 18 kleiner als der berechnete Sollwert. Folglich ändert sich die Istposition des Kraftstoffregulierteils 16 durch das Steuern der Servoeinheit 18 so, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 5F dargestellt ist. Die strichpunktierte Linie in Fig. 5F stellt das Änderungsmuster der Istposition des Kraftstoffregulierteils 16 für den Fall dar, daß die Korrekturdaten P _c überhaupt nicht verwendet werden. Wie aus einem Vergleich dieser beiden Vorgänge ersehen werden kann, ist die Ansprechcharakteristik der Servosteuerung durch die Servoeinheit 18 mit Hilfe der Korrekturdaten P _c verbessert. Wenn der Wert des Signals TDCTR gerade wird, nachdem das Kraftstoffregulierteil schnell in die gewünschte, durch die Sollpositionsdaten P _t dargestellte Sollposition gebracht worden ist, werden die Daten D gleich den Sollpositionsdaten P _t , und die gewünschte Positionierung des Kraftstoffregulierteils 16 kann festgelegt werden, bevor eine Kraftstoffeinspritzung beginnt.

Da in diesem Fall der Wert der Korrekturdaten P _c entsprechend der durchschnittlichen Motordrehzahl und der Größe von Δ P festgelegt ist, welche der Differenz zwischen der Sollposition zu dem vorherigen Zeitpunkt und der Position zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt darstellt, kann die Ansprechcharakteristik des Servosystems jederzeit in einen geeigneten Zustand eingestellt werden, und eine gute Servosteuerung ist gewährleistet. Ferner kann, selbst wenn die Leerlaufdrehzahl des Motors hoch geworden ist und die Periode des impulsförmigen PDC-Signals kurz geworden ist, das Kraftstoff-Regulierteil in der gewünschten Sollposition ohne Fehler positioniert werden, bevor die Kraftstoffeinspritzung für einen ganz bestimmten in Betracht gezogenen Zylinder begonnen wird.

Nunmehr wird die Arbeitsweise der in Fig. 1 und 3 dargestellten, den Leerlaufbetrieb regelnden Einrichtung 1 beschrieben. Die Kraftstoffmengen-Regelung wird mittels der Servoeinheit 18 entsprechend einer geschlossenen Regelschleife durchgeführt, welche wiederum abhängig von den Daten , welche die durchschnittliche Drehzahl des Dieselmotors 3 anzeigen, und abhängig von den Solldrehzahldaten N _t durchgeführt wird. Folglich wird die Kraftstoffeinspritzmenge in der Weise geregelt, daß die mittlere Leerlaufdrehzahl des Dieselmotors 3 auf einer durch die Solldrehzahlen N _t angezeigten Drehzahl gehalten wird. Wenn die Leerlaufdrehzahl im wesentlichen stabil gehalten wird und den gewünschten Bedingungen genügt ist, wird der Schalter 44 durch die Schleifensteuereinheit 46 geschlossen, und die Daten Q _ATC für eine Einzelzylinderregelung werden über den Schalter 44 an die Addiereinheit 37 angelegt. Somit werden die Daten Q _ATC für eine Einzelzylinderregelung dem Regelsystem zu dem geforderten Zeitpunkt durch die Abgabesteuereinheit 43 zugeführt.

Die Daten Q _ATC werden entsprechend der Drehbewegung der Kurbelwelle 4 innerhalb eines vorherbestimmten Meßzeitabschnittes erhalten, welcher so eingestellt ist, daß von dem Zeitabschnitt, während welchem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in dem betreffenden Zylinder erzeugt wird, zumindest der Teil enthalten ist, während welchem keine Beeinflussung durch ein Drehmoment erfolgt, das in anderen Zylindern als dem betreffenden Zylinder erzeugt worden ist. Folglich können Daten erhalten werden, welche sich auf die Ausgangsleistung des speziellen in Betracht gezogenen Zylinders beziehen, wobei ein minimaler Einfluß von der Ausgangsleistung der anderen Zylinder erhalten wird. Folglich kann eine stabile Arbeitsweise der Einzelzylinderregelung bei Leerlaufbetrieb erwartet werden.

Die der Solleinspritzmenge entsprechenden Daten Q _t werden durch die Umsetzeinheit 38 in die Sollpositionsdaten P _t umgesetzt, und die Daten P _t werden durch die Korrektureinheit 48 korrigiert. Diese Korrektur wird dadurch durchgeführt, daß der Korrekturwert M zu den Sollpositionsdaten P _t nur in dem Fall addiert wird, daß der Wert des Signals TDCTR eine ungerade Zahl ist. Folglich werden die Ansprechkenndaten dieses Regelsystems so, wie vorstehend ausgeführt verbessert (siehe Fig. 5A bis 5F).

Dieselbe Funktion wie diejenige der vorstehend beschriebenen Steuereinheit 15 kann mittels eines entsprechenden Regelprogramms in einem Mikrocomputer durchgeführt werden; eine derart beschaffene Einrichtung legt ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 6 ist ein Flußdiagramm eines Regelprogramms dargestellt, das in einem Mikrocomputer auszuführen ist, um eine ähnliche Regelfunktion wie diejenige der in Fig. 1 dargestellten Steuereinrichtung 15 zu realisieren. Dieses Regelprogramm wird anhand dieses Flußdiagramms nachstehend erläutert. Das Regelprogramm weist ein Hauptregelprogramm 70 und zwei Unterbrechungsprogramme INT 1 und INT 2 auf. Bei dem Hauptregelprogramm 70, welches zum Berechnen der Daten Q _DR dient, wird beim Schritt 71 eine Operation initialisiert, worauf auf den Schritt 72 übergegangen wird, bei welchem Beschleunigungsdaten D _A und Kühlmittel-Temperaturdaten D _T eingelesen werden. Bei dem anschließenden Schritt 73 werden die Daten Q _DR auf der Basis der Beschleunigungsdaten DA _A und der mittleren Drehzahldaten berechnet, welche in dem nachstehend zu beschreibenden Unterbrechungsprogramm INT 2 erhalten worden sind.

Das Unterbrechungsprogramm INT 1 wird jedesmal dann durchgeführt, wenn ein impulsförmiges Hubsignal NLP erzeugt wird. Wenn die Ausführung des Unterbrechungsprogramms INT 1 beginnt, wird das veränderliche Signal TDCTR, welches den gezählten Wert eines durch Software gebildeten Zählers darstellt, beim Schritt 81 rückgesetzt, und der Ablauf kehrt auf das Hauptprogramm 70 zurück.

Das Unterbrechungsprogramm INT 2 wird jedesmal dann durchgeführt, wenn einer der Impulse des dem oberen Totpunkt entsprechenden Signals TDC erzeugt wird. Wenn die Durchführung des Unterbrechungsprogramms INT 2 beginnt, geht die Operation zuerst auf Schritt 91, bei welcher der Wert des Signals TDCTR um eins inkrementiert wird, während bei dem anschließenden Schritt 92 unterschieden wird, ob der Wert des Signals TDCTR ungerade oder gerade ist. Wenn der Wert des Signals TDCTR ungerade ist, wird das Ergebnis der Unterscheidung beim Schritt 92 Ja und der Ablauf geht auf Schritt 93 über, bei welchem Daten N _in berechnet werden. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, sind die zu diesem Zeitpunkt berechneten Daten N _in Daten für einen Zylinder, dessen Verbrennungshub 120(° CA) früher begonnen hat. Die Operation geht dann auf Schritt 94 über, bei welchem die Daten , welche die mittlere Motordrehzahl zu diesem Zeitpunkt anzeigen, aus den Daten N _in , welche beim Schritt 93 erhalten worden sind, und aus Daten N _i(n-1) berechnet werden, welche vor den Daten N _in erhalten worden sind.

Bei den folgenden Schritten 95 bis 97 wird unterschieden, ob die Kühlmitteltemperatur T _w höher ist als ein vorherbestimmter Wert T _r , ob der Betätigungswert A _p des Gaspedals 11 nicht größer als ein vorherbestimmter Wert A₁ ist, und ob der Absolutwert |N-N _t |, welcher die Differenz zwischen der Soll-Leerlaufdrehzahl N _t und der mittleren Leerlaufdrehzahl ist, für einen längeren Zeitabschnitt als ein vorherbestimmter Abschnitt unter dem Wert K _i gewesen ist. Nur wenn die Ergebnisse bei der Unterscheidung in allen Schritten 95 bis 97 ja sind, geht der Betrieb auf Schritt 98 über, bei welchem die Daten Q _ATC für eine Einzelzylinderregelung berechnet werden. Wenn dagegen das Ergebnis bei irgendeinem der Schritte 95 bis 97 nein ist, geht der Betrieb auf Schritt 99 über, bei welchem der Inhalt der Daten Q _ATC null gesetzt wird, so daß keine Einzelzylinderregelung durchgeführt wird.

Nachdem entweder der Schritt 98 oder 99 durchgeführt worden ist, geht der Betrieb auf Schritt 100, bei welchem die Daten Q _ci berechnet werden, um die mittlere Leerlaufdrehzahl auf der Basis der Kühlmitteltemperatur-Daten D _T zu berechnen. Danach wird auf den Schritt 101 übergegangen, bei welchem die Daten Q _t , welche die zu dem jeweiligen Zeitpunkt erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge anzeigen, berechnet werden. Die Daten Q _t sind gleich der Gesamtsumme aus den Daten Q _DR , Q _ci und Q _ATC .

Der Wert der Daten Q _ATC zu diesem Zeitpunkt ist der Wert, welcher zu dem Zeitpunkt berechnet wird, an welchem der Wert des Signals TDCTR um 8 Einheiten kleiner als der vorliegende TDCTR-Wert, d. h. zum Zeitpunkt 480(° CA) früher war. Bei dem nächsten Schritt 102 werden die Daten Q _t in Sollpositionsdaten P _t umgesetzt, welche die Position des Kraftstoff-Regulierteils 16 anzeigen, welche notwendig ist, um die durch die Daten Q _t angezeigte Kraftstoffeinspritzmenge bezüglich der durchschnittlichen Drehzahldaten zu erhalten. Es wird dann auf den Schritt 103 übergegangen, bei welchem die Sollpositionsdaten P _t dadurch korrigiert werden, daß sie mit (1 + f(, Δ P _t ) multipliziert werden, um Regeldaten D zu erhalten, welche korrigiert worden sind. Bei dem anschließenden Schritt 104 werden die korrigierten Regeldaten D ausgegeben.

Wenn das Ergebnis der Unterscheidung beim Schritt 92 nein ist, d. h. während des Zeitabschnitts von dem Maximum zu dem Minimum der Istmotordrehzahl N, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, werden die Schritte 93 bis 104 nicht ausgeführt, und es wird auf den Schritt 105 übergegangen, bei welchem die Daten P _t , welche einem Programmzyklus vorher erhalten worden sind, so, wie sie sind, abgegeben werden, und die Durchführung des Unterbrechungsprogramms INT 2 wird beendet.

Folglich kann die Positionierung des Kraftstoff-Regulierteils 16 mit einer hohen Empfindlichkeit durchgeführt werden. Ferner kann, selbst wenn die Leerlaufdrehzahl des Motors hoch geworden ist und die Periode des impulsförmigen TDC-Signals kurz geworden ist, das Kraftstoff-Regulierteil 16 ohne Fehler an der gewünschten Sollposition positioniert werden, bevor mit der Kraftstoffeinspritzung für einen bestimmten, in Betracht gezogenen Zylinder begonnen wird.

In Fig. 7 ist im einzelnen ein Flußdiagramm des in Fig. 6 dargestellten Schrittes 98 zur Berechnung der Daten Q _ATC wiedergegeben; dieses Flußdiagramm wird nachstehend im einzelnen erläutert. Zuerst werden beim Schritt 111 die Differenzdaten Δ N _in berechnet, welche die Differenz zwischen den Daten N _in , welche beim Schritt 93 dieses Programmzyklus erhalten worden sind, und von Daten N _i(n-1) anzeigen, welche beim Schritt 93 des vorherigen Programmzyklus erhalten worden sind. Der Ablauf geht dann auf Schritt 112 über, bei welchem die Differenz ΔΔ N _i zwischen den beim Schritt 111 erhaltenen Differenzdaten Δ N _in und den Differenzdaten Δ N _i(n-1) berechnet werden, welche auf dieselbe Weise einen Zyklus davor erhalten worden sind. Danach wird auf den Schritt 113 übergegangen, bei welchem die einzelnen Konstanten für eine PID-Regelung gesetzt werden; beim Schritt 114 wird dann der Integralandruck I _ATCi geladen. Es wird dann auf den Schritt 115 übergegangen, bei welchem eine PID-Regelungs- Berechnung durchgeführt wird; beim Schritt 116 werden die Regeldaten Q _ATC für eine Einzelzylinderregelung, die als ein Ergebnis des Schrittes 115 erhalten worden sind, in einem Randomspeicher (RAM) bezogen auf den TDCTR-Wert zu diesem Zeitpunkt gespeichert.

Entsprechend dem vorstehend erwähnten Regelprogramm wird der Inhalt des TDCTR-Werts, welcher bei dem Auftreten eines impulsförmigen Hubsignals NLP rückgesetzt worden ist, jedesmal dann inkrementiert, wenn ein Impuls des dem oberen Totpunkt entsprechenden Signals entsteht. Darüber hinaus wird nur, wenn der TDCTR-Wert eine ungerade Zahl ist, eine Berechnung für die augenblickliche Drehzahl der Kurbelwelle entsprechend dem von dem jeweiligen Zylinder entstehenden Drehmoment durchgeführt; hieraus resultiert dann die Einzelzylinderregelung. Folglich werden, wie bereits ausgeführt, Daten N _in auf der Basis der Rotation der Kurbelwelle 4 während eines vorherbestimmten Meßabschnitts berechnet, der so festgelegt ist, daß er den Teil des Meßabschnitts einschließt, während welchem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in einem ganz bestimmten Zylinder erzeugt wird, während welchem keine Beeinflussung durch ein Drehmoment erfolgt, das in anderen Zylindern als dem bestimmten in Betracht gezogenen Zylinder erzeugt worden ist. Als Ergebnis können daher Daten erzeugt werden, welche sich auf die Ausgangsleistung jedes Zylinders beziehen, wobei eine Beeinflussung durch die Ausgangsleistung anderer Zylinder auf ein Minimum unterdrückt wird; es kann auch mit hoher Stabilität eine Einzelzylinderregelung bei Leerlaufbetrieb durchgeführt werden.

Die vorliegende Ausführungsform bezieht sich auf einen Fall, bei welchem die Erfindung bei der Leerlaufregelung eines 4Takt-6Zylinder-Dieselmotors angewendet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt, sondern kann auch bei einer Leerlaufregelung eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors einer anderen Art als der in der Ausführungsform dargestellte Verbrennungsmotor, wie beispielsweise bei einem Verbrennungsmotor mit mehr als 6 Zylindern, angewendet werden.

Da in dieser Ausführungsform der Meßabschnitt, um Daten zu erhalten, welche zu der Ausgangsleistung jedes Zylinders in Beziehung gesetzt sind, so, wie vorstehend ausgeführt, eingestellt ist, ist eine vergleichsweise genaue Bestimmung der Ausgangsleistung jedes Zylinders möglich, wobei der Einfluß durch die Ausgangsleistung anderer Zylinder unterdrückt ist. Folglich kann eine genaue Regelung der Einspritzmenge für jeden Zylinder während des Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors realisiert und der Leerlaufbetrieb mit sehr großer Stabilität durchgeführt werden.

Claims (13)

1. Einrichtung zum Regeln der Leerlaufdrehzahl eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors auf eine Soll-Leerlaufdrehzahl mit einer überlagerten Einzelzylinder-Regelung,

• - mit einer Fühleinrichtung (5, 6, 7, 8), die beim Durchlaufen vorgegebener Stellungen der Kurbelwelle des Motors Signale (AC; TDC) abgibt,
• - mit einer Zeitsteuereinrichtung (27, 28), die in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen (AC; TDC) der Fühleinrichtung ein Zeitsteuersignal (TDCTR; TS) erzeugt, um für jeden Zylinder (C₁-C₆) einen vorherbestimmten Meßabschnitt festzulegen, der einen Winkelbereich der Kurbelwelle umfaßt, in dem ein Drehmoment infolge einer Kraftstoffverbrennung in dem betreffenden Zylinder erzeugt wird,
• - mit einer ersten Recheneinrichtung (32), die in Abhängigkeit vom Vorliegen des Zeitsteuersignals (TS) erste Daten (N _in ) berechnet, die zu der Ausgangsleistung des betreffenden Zylinders in Beziehung stehen,
• - mit einer zweiten Recheneinrichtung (39), die aus den ersten Daten (N _in ) der betreffenden Zylinder nacheinander und wiederholt für jeden betreffenden Zylinder Differenzdaten (Δ N _in ) berechnet, welche der Differenz zwischen den ersten Daten (N₁₁, N₂₁, . . .) und Bezugsdaten (N₆₀, N₁₁, . . .), die mit einer Bezugsausgangsleistung in Beziehung stehen, entsprechen,
• - mit einer dritten Recheneinrichtung (42), die in Abhängigkeit von den Differenzdaten ( Δ N _in ) mit der Kraftstoffzufuhr in Beziehung gesetzte Einzelzylinder- Steuerdaten (Q _ATC ) berechnet zur Verminderung der Differenzdaten (Δ N _in ) in Richtung Null,
• - mit einer Steuereinheit (43), welche die Einzelzylinder- Steuerdaten (Q _ATC ) zu vorbestimmten Zeitpunkten (TDCTR) zur Einzelzylinder-Korrektur der Kraftstoffzufuhr durchschaltet,
• - mit einer Regeleinrichtung (33, 34, 35, 36), welche die Regelabweichung zwischen einer Ist-Drehzahl des Motors und der Soll-Drehzahl feststellt und aus der Regelabweichung ein Signal (Q _ci ) zur Einstellung einer dem Motor zuzuführenden Kraftstoffmenge ableitet, und
• - mit einer Addiereinrichtung (37), um die Einzelzylinder- Steuerdaten (Q _ATC ) dem aus der Regelabweichung abgeleiteten Signal (Q _ci ) zu überlagern,

gekennzeichnet durch

• - eine Korrektureinheit (47), die als Eingangssignal ein mit dem Ausgangssignal (Q _t) der Addiereinrichtung (37) in Beziehung stehendes Einstellsignal (P _tn ) empfängt und unter Verwendung des vorliegenden Einstellsignals (P _tn ) und des vorhergehenden Einstellsignals (P _t(n-1)) ein Korrektursignal (P _c) erzeugt, das während eines vorherbestimmten Korrekturabschnitts (TDCTR-Bereiche 1, 3, 5, . . . in Fig. 5F) vor dem nächsten Kraftstoffzumeßvorgang dem jeweils vorliegenden Einstellsignal (P _tn ) zuaddiert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung einen ersten Signalgenerator (7), um erste Impulse (AC, TDC) jedesmal dann zu erzeugen, wenn die Kurbelwelle (4) des Motors (3) vorherbestimmte Bezugswinkelstellungen (alle 60° Kw) erreicht, einen zweiten Signalgenerator (9), um jedesmal dann zweite Impulse (NLP) zu erzeugen, wenn Kraftstoff in einen vorherbestimmten Zylinder (1) des Motors eingespritzt wird, und eine Datenabgabeeinrichtung (27) hat, welche auf die ersten und zweiten Impulse anspricht, um Unterscheidungsdaten (TDCTR) zu erzeugen, welche anzeigen, in welchem Zylinder ein Verbrennungsprozeß stattfindet.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Signalgenerator (7) den ersten Impuls (AC, TDC) jedesmal dann erzeugt, wenn einer der Kolben des Motors (3) seine obere Totpunktstellung erreicht.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Signalgenerator ein Hubfühler (9) ist, welcher an einer Kraftstoffeinspritz­ düse vorgesehen ist, welche an dem vorherbestimmten Zy­ linder (C ₁) angebracht ist, und die zweiten Impulse (NLP) entsprechend dem Einspritzvorgang über die Kraftstoff­ einspritzdüse erzeugt.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Datenabgabeeinrichtung (27) eine Zähleinrichtung ist, welche entsprechend den zwei­ ten Impulsen (NLP) rückgesetzt wird und die Anzahl ein­ gegebener erster Impulse (TDC) zählt, wobei das Zähler­ gebnis als die Unterscheidungsdaten (TDCTR) erzeugt wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Motor (3) ein Viertakt-Motor mit mehr als vier Zylindern ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Recheneinrichtung (32) Daten (Q _ci) berechnet, welche die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle des Motors (3) betreffen.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Korrektursignal (P _c) in der Korrektureinheit (47) entsprechend der Differenz zwischen den beiden letzten aufeinanderfolgenden Einstellungen (P _tn, P _t(n-1)) festgelegt wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Korrektursignal (P _c) unter Berücksichtigung der mittleren Motordrehzahl ( ) festgelegt wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Korrektureinheit (47) eine Einrichtung (62) aufweist, welche auf die Differenzdaten Δ P _t) und Daten ( ) anspricht, welche die mittlere Dreh­ zahl des Motors darstellen, um einen Korrekturkoeffizien­ ten (K) zu berechnen, und eine Einrichtung (63) aufweist, um das Korrektursignal entsprechend dem Korrekturkoeffi­ zienten (K) und dem letzten Einstellsignal (P _tn) zu be­ rechnen.

11. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vorherbestimmte Korrekturzeit­ abschnitt entsprechend den Unterscheidungsdaten (TDCTR) festgelegt ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das berechnete Korrektursignal (P _c) zu dem letzten Einstellsignal (P _tn) nur dann addiert wird, wenn die Unterscheidungsdaten eine ungerade Zahl bilden.